【①ニュートリノで作る宇宙図】
科学者たちは、数多く存在するが通常は地球を検出せずに通過してしまう「ゴースト粒子」であるニュートリノの銀河起源を特定し、これによって我々の銀河の全く新しい画像を描き出しました。これは、電磁エネルギーではなく、物質の粒子で作られた初の銀河のポートレートです。
この画期的な成果は、米国国立科学財団が支援する南極のIceCubeニュートリノ観測所を使用した研究者の共同チームによって達成されました。この巨大な観測所は、宇宙からの高エネルギーニュートリノの微妙な兆候を、清らかで純粋な氷の立方キロメートルに深く埋め込まれた数千のセンサーネットワークを使用して検出します。
「このようなケースは稀であり、科学的な進歩は技術の進歩によって可能になることが多い」と、NSFの物理部門のデニーズ・カルドウェル部長は述べています。「高感度のIceCube検出器によって提供される機能と、新しいデータ分析ツールとの組み合わせにより、我々の銀河に対する全く新しい視野が開かれました。これらの能力がさらに洗練されるにつれて、これまでに人類が見たことのない銀河の隠れた特徴を可能にするような、解像度の高い画像が出現することを期待しています。」
ニュートリノの観測という進歩は、科学者たちが宇宙を観察する方法を拡大することで、無数の天文学的発見を明らかにしてきた何十年にもわたる研究の一部です。一度は革命的だったラジオ天文学や赤外線天文学の進歩に、重力波やニュートリノを使用した新しいクラスの観測技術が加わりました。
【②海藻で作るセンサー】
クイーン・メアリー大学とサセックス大学の研究者たちは、分子ガストロノミーに触発された素材を使用して、他の類似したデバイスを上回る感度を持つスマートウェアラブルを作成しました。彼らは、高度に調整可能で持続可能な表皮電子装置のためのナノコンポジット微小カプセルを作成するために、海藻にグラフェンを組み込みました。これらの微小カプセルはネットワークに組み込むことで、筋肉の動き、呼吸、脈拍、血圧の測定を超高精度でリアルタイムに記録することができます。
現在のナノコンポジットベースのセンサーの研究の多くは非持続可能な素材に関連しています。つまり、これらのデバイスは使用寿命が尽きるとプラスチック廃棄物を生成します。しかし、新たな研究では、分子ガストロノミーの概念と生分解性素材を組み合わせることで、環境に優しく、非持続可能なものを上回る性能を持つデバイスを作成することが可能であることが示されています。
研究者たちは、レストラン業界で非常に一般的に使用されている海藻と塩を使用して、液体のグラフェンインク芯を囲む固体の海藻/グラフェンゲル層からなるグラフェンカプセルを作り出しました。これは、ミシュランの星を獲得したレストランで、液体のジャム芯を囲む固体の海藻/ラズベリージャム層からなるカプセルが提供される方法と似ています。
ただし、このグラフェンカプセルは分子ガストロノミーのカプセルとは異なり、非常に圧力に敏感であり、圧迫または圧縮されると電気的な特性が大幅に変化します。これにより、高効率のひずみセンサーとして利用でき、高精度でリアルタイムの生体力学的測定と生命徴候測定のためのスマートウェアラブルなスキンオンデバイスの作成を容易にします。
この研究は、他の研究室が同様の材料のひずみ感知特性を理解し、操作するための青写真として利用することができます。これにより、ナノベースのウェアラブル技術の概念が新たな高みに押し上げられるでしょう。
プラスチック廃棄物の環境への影響は私たちの生活に深刻な影響を及ぼしており、将来的にはプラスチックベースの表皮電子装置がより持続可能なアプローチに向かう必要があります。これらのカプセルがリサイクル可能で生分解性の材料を使用して作られていることは、ウェアラブル感知デバイスについて、そしてその存在の影響について考える方法に影響を与える可能性があります。
研究者のパパゲオルギウ博士は、「私たちはまた、クイーン・メアリー大学ロンドンの私のグループとサセックス大学のコナー・ボーランド博士のグループとの間の共同作業にとても誇りに思っています。このパートナーシップは、科学的な共同作業の力を示しており、多様な専門知識を結集して革新の境界を押し広げます」と述べています。
【③銀行の空気管をヒントに】
ジョージア工科大学の研究者は、銀行のドライブスルーで使われている古い式の空気管を見て、新しいタイプの炭素繊維に被覆を施し、二酸化炭素を吸収する直接空気捕獲（DAC）システムのアイデアを思いつきました。彼らのアプローチは、環境中の風の流れを利用して空気を引き寄せ、多くのシステムで使用されている大音量のファンを排除します。さらに、炭素繊維の繊維は急速に加熱して捕獲した二酸化炭素を放出でき、熱損失を最小限に抑え、効率を向上させます。
新たに考案された吸着剤を塗った炭素繊維は、最大の効果を発揮する方法に悩んでいましたが、空気管のようなものに繊維を入れることができると気づきました。研究者たちはこのアイデアを元にシステムのテストを開始し、地下に封入できる純度の二酸化炭素を生成し、DACシステムの建設にかかる多額の初期費用を削減することができました。
さらに、このシステムは商業的に利用可能な部品を使用しており、製造も比較的簡単なため、大規模なモジュールの製造に技術的な障壁はほとんどないという。また、既存の商業システムと比較して、二酸化炭素の捕獲コストが大幅に低く、1トンあたり150〜200ドルとなる見込みです。
さらに、現在の電力網から電力を取得しても、設計は大気から十分な二酸化炭素を除去して炭素負の状態を維持できるという。今後は、二酸化炭素の品質を向上させ、化学物質や燃料の製造に必要な99%の純度を達成するための研究を進めています。
